نقش فناوری نانو در بهبود کیفیت محصولات مختلف ساخته شده از چوب

مقدمه

فناوری نانو با ساخت موادی با عملکرد بسیار بالا می تواند ابزاری بسیار مهم برای پیشرفت زمینه های زیادی از جمله موارد زیر باشد:

1. تغییر محصولات چوبی از منبع محور به دانش محور

2. پیشرفت های غیر منتظره واقعی در عملکرد مواد زیستی ساخته شده از منابع چوب

3. تغییر رویکرد از محصولات چوبی حجیم به مواد جدید بیوکامپوزیتی مناسب

نانو تکنولوژی از زوایای زیادی مانند تولید ماده اولیه، ایجاد کاربردهایی جدید برای محصولات چوب و کاغذ، تولید نسل های جدیدی از مواد اولیه و محصولات لیگنوسلولزی میتواند صنایع چوب وکاغذ را متحول کرده و سبب جایگزینی مواد غیر تجدید شونده مانند آهن، پلاستیک و سرامیک با محصولات جدید لیگنوسلولزی شود.

سابقه تحقیق

اولین جرقه فناوری نانو در سال 1959 زده شد. البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود. واژه ی فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبان ها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد دقیقی که ابعاد آنها در حد نانو متر میباشد به کار برد(1).

با ظهور نانوتکنولوژی پتانسیلهای جدیدی در تولید محصولات صنایع سلولزی به وجود آمد. امروزه کشورهای مختلف برنامه های مفصل تحقیقاتی برای کاربرد نانو فناوری در بخش صنعت چوب و کاغذ دارد. به طوری که برنامه هایشان را تا سال 2030 تنظیم کرده اند و در این حوزه سعی در پیشتازی از دیگر کشورها دارند.(2). اهداف کلی استفاده از نانو فناوری در صنایع لیگنوسلولزی شامل موارد زیر است: (مارکو،2007؛ مون و همکاران،2006؛ هینچی،2006؛ براون، 2006؛ ریتزر،2007)

1. توسعه پایدار: استفاده پایدار از منابه لیگنوسلولزی، ایجاد ارزش افزوده به مواد اولیه لیگنوسلولزی، ایجاد ارزش افزوده به ضایعات صنایع چوب و کاغذ، بهبود کارایی و راندمان، کاهش آلودگی های محیط زیست

2. رقابت: ایجاد تکنولوژی تولید هوشمند که سبب ذخیره منابع می شود، برآورده کردن نیاز مشتری و کسب بازار بیشتر، کاهش هزینه های تولید

3. ایجاد تحول: تولید نسل جدیدی از محصولات چوبی و فیبری، ایجاد فرایندهای زیستی متنوع در چوب، تولید محصولات متنوع و بادوام (1)

نانو و صنعت چوب و کاغذ

به طور کلی می توان گفت نانو نقش به سزایی در تولید و پایداری محصولات چوبی و بالا بردن خواص مکانیکی فرآورده های چوبی و کاغذ ایفا می کند. همچنین می تواند نقش به سزایی در حفظ و نگهداری جنگل ایفا کند.با استفاده از نانو می توان مقدار مصرف مواد اولیه را کاهش داد و در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. هزینه های تولید محصولات چوبی به حداقل ممکن می رسد راندمان کار افزایش می یابد.

با استفاده از مواد نانو می توان خواص کیفی محصولات نانو کامپوزیتی را بهبود بخشید و محصولاتی با ارزش افزوده تولید کرد. یکی از مشکلات اساسی کامپوزیت های چوب پلاستیک قابلیت آتشگیری بسیار زیاد آنهاست. بعضی از پلیمرها مثل پلی وینیلکلراید به علت وجود عنصر کلر غیر قابل اشتعال اند. در حالیکه برخی دیگر نظیر پلی پروپلین، پلی اتیلن، پلی استایرن و پلی استرکاملا اشتعال پذیر است و به دیرسوز کننده نیاز دارند. این ترکیبات باید به مقدار زیاد در ساخت کامپوزیتها به کار روند تا روند دیر سوز کنندگی به طور موثری انجام گیرد. این امر موجب افزایش دانسیته،کاهش انعطاف پذیری وخواص میکانیکی و مشکلاتی در مراحل ساخت کامپوزیت میگردد. به علت ماهیت ریزساختاری ونحوه عملکرد ذرات نانو مانند ذرات نانورس می توان ازاین مواد جهت بهبود خواص کاربردی فراورده های مرکب پلیمری استفاده کرد. همچنین این مواد موجب افزایش دوام کامپوزیتهای چوب پلاستیک در برابر اشتعال و بالابردن توان دیر سوز کنندگی آنها میشود. افزودن مقادیر اندکی ذرات نانورس موجب بهبود خواص میکانیکی، حرارتی و ثبات ابعاد در کامپوزیت ها می شود.

معمولا چوب و فرآورده های چوبی در برابر عوامل مخرب طبیعی و بیولوژیک دارای مقاومت کمی میباشند. به همین منظور همواره به دنبال راه کارهایی برای بالا بردن خواص مقاومتی چوب و فرآورده های آن در برابر این عوامل هستیم. در همین راستا استفاده از نانوتکنولوژی و مواد نانو از مهمترین رویکردهای علمی است که برای اعمال اصلاحات حفاظتی بر روی چوب مورد توجه قرار گرفته است. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

حفاظت در برابر تابش نور، ممانعت از تماس با عوامل مخرب بیولوژیک، توان آزاد سازی تدریجی ترکیبات و حفاظت طولانی مدت چوب، افزایش طول عمر چوب، حفاظت در برابر آتش. چوب و کامپوزیتهای چوبی به ویژه در موارد مصرف درمحیط باز اغلب در معرض تهاجم عوامل مخرب بیولوژیک مانند لکه های ابی ،کپکها و قارچها قرار میگیرند. اصلاح سطح چوب با استفاده از نانوذرات سیلیکا امکان ورود وتکثیر باکتریها وقارچها را به طور چشمگیری کاهش میدهد. ذرات نانو توانایی آزادسازی مداوم آفت کشها و قارچ کشها رادر یک ساختار پلیمری دارند. دراین روشها قارچکش ها وآفتکشها به صورت کپسولهایی درون روکش قرار داده می شوند. دراین روش ساختارهای میکروحفره ای ساخته شده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم نقش بسیار کلیدی در ساز و کارهای آزاد سازی مرحله ای به عهده دارند. پوشش های دارای این ذرات در برابر نفوذ وتکثیر جلبک ها نفوذناپذیرند(3).

صنعت کاغذ صنعتی سرمایه بر است و زمان لازم برای به کار گیری فرایند های جدید در آن عموما بسیار زیاد است. نقش مواد کاغذی اساساً استحکام بخشیدن به بستهبندی و در درجه دوم ایجاد ظاهری زیبا برای آن است. روکش بسته بندیهای استاندارد کاغذی را میتوان با استفاده از ترکیب فناوریها مختلفی مانند لایه لایه سازی، اکستروژن، متالیزاسیون و روکش دهی انتشاری به دست آورد. در صورت استفاده از نانو کامپوزیت های پایه رسی در غشاها و روکش ها خواص محافظتی بسیار مطلوب و پیشرفتهای به دست می آید. در حال حاضر چندین فناوری برای ایجاد ویژگی های جدید در محصولات کاغذی مانند تعبیه انواع مختلف آشکار سازها بر روی محصولات کاغذی با استفاده از فناوریهای چاپ مدرن به همراه جوهرهای ویژه و پلیمرهای رسانا در حال بررسی است. همچنین ذرات نانو موجب بهبود قابلیت آبگیری و ماندگاری کاغذ میشود. نانو پوشش ها موجب افزایش مقاومت کاغذ در برابر آتش می شود.

نتیجه گیری

کمبود منابع جنگلی و چوبی در کشور ما حقیقتی تلخ و انکار ناپذیر است. بنابراین در تولید محصولات چوبی باید توجه کرد که این محصولات دارای حداقل ماده اولیه چوبی و در عین حال از کارایی بالا برخورد باشد. با توجه به اینکه استفاده از فناوریهای جدید در این زمینه می تواند بسیار کمک کند بنابراین استفاده از فناوری های روز از جمله نانوتکنولوژی بسیار حیاتی است. فناوری نانو موجب کاهش چشمگیر در مقدار مصرف مواد اولیه و انرژی شده و باعث ورود کالاهایی با ازرش افزوده و کیفیت بهتر و قیمت کمتر به بازار می شود.

منابع

1- اندرواژ، س. ط؛ و رفیقی، ع. 1387. تاثیر فناوری نانو در آینده صنایع چوب و کاغذ. اولین همایش ملی تامین مواد اولیه و توسعه صنایع چوب و کاعذ کشور.

2- یوسفی، ح. و مشکور، م.1387. فرصت های بزرگ در صنایع لیگنوسلولزی با فناوری کوچک نانو. اولین همایش ملی تامین مواد اولیه و توسعه صنایع چوب و کاعذ کشور.

3- جنوبی، م. ضیایی، م. و نصیری، ن. 1389. نانو تکنولوژی ، نانو فایبرهای سلولزی و آینده صنایع چوب پایه. نخستین همایش ملی فن آوری های نوین در صنایع چوب و کاغذ.

کرد، ب. 1389. بررسی تأثیر ذرات نانورس بر ویژگیهاي آتشگیري نانوکامپوزیت چوب پلاستیک حاصل از آرد چوب- پلی پروپیلن. فصلنامه علوم و فنون منابع طبیعی؛ سال پنجم. شماره چهارم:40- 31

نقش فناوری نانو در بهبود کیفیت محصولات مختلف ساخته شده از چوب

مطالب مشابه :

ساخت و تولید

شناخت مواد مختلف:

نقش فناوری نانو در بهبود کیفیت محصولات مختلف ساخته شده از چوب

ساختار دیواره اولیه سلول طی تکامل گیاهان خشکی زی

گزارش کار آزمایشگاه آلی 2

کاربرد DNA در اثبات جرائم

بسته بندی های هوشمند و کاربرد آنها برای گوشت